碗扣式钢管模板支撑架力学性能分析.pdf

建筑技术
第47卷第5期2016年5月
404
Architecture Technology
Vol 47 No5 May. 2016
碗扣式钢管模板支撑架力学性能分析
王作虎1,裴杰2,袁非凡
(1.北京建筑大学土木与交通工程学院,100044,北京;2.北京市建设工程安全质量督总站,100161,北京)
摘要:碗扣式钢管模板支撑架由于具有通用性强、承载力高等特点,在现代工程建设中得到了广泛的
应用,但由于各种原因,模板支撑系统坍塌的工程事故也屡见不鲜。为研究碗扣式钢管模板支撑架的力学性
能,采用有限元软件 Midas分析了碗扣节点和支撑架的受力,并与试验结果进行对比,结果表明碗扣节点呈
现出半刚性的特点;钢管的初始缺陷可通过施加拟水平力的方法进行考虑;通过折减横杆刚度系数的网刚节
点模型可简化计算碗扣式钢管模板支撑架的承载力。
关键词:碗扣式钢管支撑架;碗扣节点;半刚性
中图分类号:TU731.2文献标志码:A文章编号:1000-4726(20160)05-040403
RESEARCH ON MECHANICAL PROPERTIES OF CUPLOCK STEEL
TUBULAR SUPPORTING FRAME
WANG Zuo-hu Pel Jie. YUAN Fei-fan
(I School of Civil and Transportation Engineering, Beijing University of iil Engineering archiecture, 100044, Beijing, China
2. Beijing Construction Engineering Safety and Quality Supervision Station, 100161, Beijing, China)
Abstract: Due to universality, high bearing capacity, cuplock steel tubular supporting frame is used
widely in engineering construction. With the different reasons, the collapsed accident of cuplock steel
tubular supporting frame has occurred frequently. In order to study mechanical properties of supporting
system, the MIDAS finite element analysis has been done. It is found that the semi-rigid connection
properties on cuplock supporting system more accurately reflect the state; the initial defect can be
simulated by virtual horizontal force; the bearing capacity of cuplock steel tubular supporting frame can
be simply calculated by reduced the elastic modulus of cross bar of the rigid frame mode.
Keywords: cuplock steel tubular supporting frame; cuplock joint; semi-rigid
由于具有节点传递力无偏心、安全可靠性高和
碗扣节点受力分析
搭设方便、配件不易丢失等优点,砲扣式钢管脚手
架已在建筑和模板工程中得到了广泛应用。国内外
在碗扣式脚手架中,立杆和横杆通过碗扣节点进
学者对碗扣式脚手架进行了各种力学模型和实验模行力的传递,并通过碗扣来限制横杆和立杆的相对转
型的研究,但由于对其承载力研究尚不深入及
动,节点承受一定的弯矩和剪力。扣节点的计算模
搭设不规范等原因,脚手架事故仍烦频发生。据不型中,节点的连接情况主要有铰接、刚接和半刚性连
完全统计,仅2015年1月,全国就发生了7起脚手接,其中较接计算最为简单但也最为保守,而刚接又
架坍塌事件,共造成33人死亡和36人受伤,可见夸大了硫扣对横杆的紧固作用,这两种情况与实际受
脚手架的受力和安全问题必须引起工程界和学术界力情况均不符合。半刚性节点是徐崇宝等学者提出来
重视
的模型叫,该模型允许立杆和横杆之间有相对转角,
本文用有限元软件Mids研究流扣式钢管模与实际情况比较购合。
板支撑架的力学性能,重点分析碗扣节点、支撑架
半刚性节点模型最早是针对扣件式脚手架提出
的受力、剪刀撑的影响和简化的力学分析模型,并的,节点的刚度与扣件的拧紧程度有关,浙江大学鲁
与碗扣式模板支撑架的试验结果进行对比。
征和袁雪霞还根据试验结果归纳了节点抗弯刚度和拧
緊力矩的关系式?。有的学者直接把扣件式节点的
收稿日期;201603-02
抗弯刚度公式应用到碗扣节点,显然不正确。
基金项目:国家自然科学基金项目(51308028);北京建筑大学科学
林立等人对碗扣式钢管脚手架节点进行了试验研
研究基金项目(0031304);北京市教育委员会科技计刘般究(图1),试验具体参数详见文献[2]。在有限元软
作者简介:王作虎(1979-),男,湖北仙桃入,博士,。mit、件 Midas I中采用一般弹性连接(弹簧)来模找碗扣节
项目(KM201610016012)
wangzuohu(@bucea.edu.cn
点,需输人6个方向的刚度系数,有限元模型如图2